Transcript Hur kan flödet minskas och flödesmätningen förbättras?

1
2
Tillskottsvatten
= allt vatten exklusive spillvatten som avleds till spillvattenförande avloppsledning.
Tillskottsvatten kan med hänsyn till källan
indelas i följande tre komponenter:
Påverkan från läck- och dräneringsvatten,
d.v.s. grundvatten som läcker in eller dräneras
till avloppssystemet.
Direkt nederbördspåverkan, d.v.s.
flödesökning i samband med nederbörd
orsakad av direkt anslutna hårdgjorda ytor som
tak- och asfaltytor.
Indirekt nederbördspåverkan, d.v.s.
flödesökning i samband med nederbörd som
överskrider det som kan förklaras med direkt
anslutna ytor. Orsaken kan vara en mer eller
mindre snabb grundvattenbildning som avleds
till avloppsnätet via dräneringsledningar eller
genom överläckage mellan otäta dag- och
spillvattenledningar på privat eller kommunal
mark.
3
Översiktlig analys av flöden
• Få en grov uppfattning av olika nyckeltal samt
tidsperioder med höga och låga flöden.
• Utnyttja data från övervakningssystemen (var
observant på flödenas tillförlitlighet).
Vattenbudget
Spillvatten
(m3/år)
40 000
Läck- och dräneringsvatten
Regnvatten
Totalflöde
95 000
10 000
145 000
4
Utredningsstrategi
•
•
•
•
•
•
•
Dela in spillvattensystemet i delområden
Gör upp en plan för flödesmätning
Bygg upp ett system med fasta
nederbördsmätare som man kan lita på
Håll koll på bräddningar och bakvatten
Upprätta vattenbudget och
varaktighetsdiagram för hela systemet
Områdesvis flödesmätning enligt upprättad
plan för bestämning av nyckeltal avseende
läck-och dräneringsvattentillskott,
regnvattentillskott samt spillvattenmängd
Detaljerad kartläggning av tillskottsvatten
inom prioriterade områden
Mätningar är nödvändigt
5
Nederbördspåverkan (direkt och indirekt)
Källorna till regnvattentillskott
•Anslutna tak- och asfaltytor
•Bakvatten via kända brädd/nödavlopp
•Bakvatten via okända överkopplingar (D till S)
•Inläckage via brunnslock framförallt de som
ligger i lågpunkter samt i nära anslutning till
vatten
•Överläckage, utläckage från otäta dagvattenledningar till otäta spillvattenledningar
•Takvatten från hustak som avleds via
utkastare och vidare till dränering ansluten till
spillvattenledning
Obs! Det är ofta mycket svårt att
ur flödesdiagram skilja på direkt
och indirekt nederbördspåverkan
6
Läck- och dräneringsvattentillskott
Källorna till läck- och dräneringsvattentillskott
*Otäta ledningsskarvar
•Otäta brunnsfogar
•Anslutna dräneringsledningar
Grundvattenflöde vid 1-3 m under Gvy
Tät jord, fin-medelkornig morän: 0,005-0,008 l/s
Måttligt genomsläpplig jord och sprickigt berg, normalgrov
morän, finsand, rösberg: ca 0,03-0,05 l/s
- Genomsläpplig jord, sand, grus: ca 0,6-1,7 l/s
-
•Inläckage via sprickor på ledningarna vilket
gäller både huvud- samt servisledningar
•Dåliga servisinhuggningar (ej tätt mellan servis
och huvudledning)
Svarar ofta för >90% av den årliga
tillskottsvattenmängden.
7
De vanligaste mätapplikationerna
Nivåmätning av vatten i bestämmande sektion
Det vanligaste sättet att mäta flöde i öppna system är att mäta vätskenivån när den passerar ett hinder (ränna eller
överfall) i en kanal. De vanligaste typerna av utskov och rännor är: Parshallrännor, Palmer Bowlus rännor, Thompson
överfall med olika vinklar, samt raka och rektangulära utskov.
Flödesmätning med genomströmningsmätare
Flödet registreras via en elektromagnetisk givare som mäter vattenhastigheten genom mätaren. Normalt så skall
mätaren var dämd dvs man mäter hastigheten av vattnet genom en full sektion och flödet kan enkelt kalkyleras. På
senare tid så har det tagits fram genomströmningsmätare som fungerar även vid delvis fyll sektion då även
vattennivån registreras i mätaren.
Flödesmätning med V/H mätare
Flödet registreras med en kombinationsgivare som mäter vattennivå och vattenhastigheten i en cirkulär eller
rektangulär sektion flödet kan därefter enkelt beräknas.
8
De vanligaste mätapplikationerna
Nivåmätning av vatten i bestämmande sektion
Det vanligaste sättet att mäta flöde i öppna system är att mäta vätskenivån när den passerar ett hinder (ränna eller
överfall) i en kanal. De vanligaste typerna av utskov och rännor är: Parshallrännor, Palmer Bowlus rännor, Thompson
överfall med olika vinklar, samt raka och rektangulära utskov.
Flödesmätning med genomströmningsmätare
Flödet registreras via en elektromagnetisk givare som mäter vattenhastigheten genom mätaren. Normalt så skall
mätaren var dämd dvs man mäter hastigheten av vattnet genom en full sektion och flödet kan enkelt kalkyleras. På
senare tid så har det tagits fram genomströmningsmätare som fungerar även vid delvis fyll sektion då även
vattennivån registreras i mätaren.
Flödesmätning med V/H mätare
Flödet registreras med en kombinationsgivare som mäter vattennivå och vattenhastigheten i en cirkulär eller
rektangulär sektion flödet kan därefter enkelt beräknas.
9
Nivåmätning av vatten i bestämmande
sektion
Mätrännor
• Parshallränna
En mätränna består av en kanalsektion med en förträngning.
Mätrännor är antingen platsbyggda eller prefabricerade. Den
vanligaste applikationen av Parshallränna är en platsbyggd ränna
utförd i betong. Det som är väsentligt med Parshallrännor de
kräver mm noggrannhet i alla angivna mått för att
flödesformeln skall vara korrekt. I en korrekt byggd
Parshallränna som ej klassificeras som dämd anges mätfelet
uppgå till ca 3 %.
Dämd ränna klassificeras enligt följande: I små rännor så är det när
kvoten mellan hb och ha >0,6 och i mellanstora rännor så är det
kvoten >0,7 och för stora rännor när kvoten är >0,8. Om kvoten
överskrider 0,95 har rännan upphört att fungera som mätsektion.
10
Nivåmätning av vatten i bestämmande
sektion
Mätöverfall
• Rektangulära och triangulära utskov
Överfall med rektangulära och triangulära utskov återfinns i första
hand på utgående ledning från avloppsreningsverk då de är
känsliga för påbyggnad av slam och silt i anslutning till
uppströmsidan av utskovet. Det är viktigt att flödet ut över utskovet
är luftat dvs att dämning ej sker från nedströmssidan. Olika överfall
har olika kriterier för luftningen men en tumregel är att avståndet
från överfallskanten ned till vattenytan måste vara 2*högsta
teoretiska vattennivån över överfallskanten. Ett korrekt utfört
överfall har med användandet av korrekt formel för omvandling av
nivå till flöde en teoretisk mätosäkerhet om 1 %.
11
Genomströmningsmätare
Elektromagnetiska genomströmningsmätare
• Full sektion
Mätaren registrerar vattenhastigheten genom den cirkulära fulla sektionen
och flödet beräknas enligt Q=V*A. Mätutrustningen kräver generellt en
raksträcka innan mätcellen på minst 5 gånger mätcellens diameter
på uppströmssidan och minst 2 gånger diametern på
nedströmssidan. Vid placering på tryckledning från avloppspump är det
extra viktigt att raksträckorna efterföljs då pumpningen i sig skapar mycket
luftbubblor i vattnet så att felavläsning av vattenhastigheten kan ske. En
korrekt installerad genomströmningsmätare har en teoretisk
mätosäkerhet på 0,2 %.
• Delvis fylld sektion
På marknaden har det kommit en genomströmningsmätare som arbetar
med delvis fylld sektion och då även registrerar vattennivån genom
mätaren. Flödet beräknas då genom Q=V*Avåt.
12
V/H mätare
Flödesmätning med V/H mätare
• Delvis fylld sektion
På marknaden finns det idag ett par olika fabrikat av V/H mätare
som arbetar med principen att vattennivån och vattenhastigheten
registreras i en cirkulär ledning eller utloppskanal. lödet beräknas
genom formeln Q=V*Avåt. Generells så registreras hastigheten
genom en ultraljudsdoppler som sänder ut signaler i mätmediet och
registrerar ekona som repellerar mot partiklar i sektion. Nivån
registreras antingen med tryckgivare eller ultraljudsgivare och
ibland i en kombination av dem båda. Teoretisk mätnoggrannhet vid
en korrekt installation bedöms till 3-5 % beroende på hur väl
mätpunkten fungerar hydrauliskt.
13
Vanliga mätfel
Ett av de vanligaste felen är att givarens 0
punkt inte sammanfaller med mätsektionens
0 punkt. Detta kan bero på:
•
Drift i givaren.
•
Felaktig placering av givaren.
•
Eftersatt underhåll av mätsektionen med ansamling/sediment
som följd.
•
Gammal mätutrustning med transistorer, kondensatorer mm
som åldras och de faktiska värdena för kapacitanser och
brytspänningar förändras tillsammans med linjäriteten i
instrumentet.
•
Fel vid transformering av flöde via 0-20 eller 4-20 mA
omvandling till centralt övervakningssystem.
14
Vad kan noggrannheten innebära ?
Ett mätfel på 0,2 % i givaren vid nivåmätning vid ett överfall med en max
överfallshöjd om 0,5 m innebär ett teoretiskt mätfel om 1,0 mm.
Om sektionens bredd uppgår till 0,5 m och felet uppträder vid halva maxflödet
kan det maximala flödesfelet uppgå till ± 0,9 l/s eller ± 82 m3/d.
Formel för rektangulärt skibord utan sidokontraktion hämtad ur SNV:s rapport 3227
Enligt Rehbock:
Q=Ce*4,429*b*he^1,5
Q= flödet i m3/s
Ce=0,602+0,083*h/p
he=h+0,0012
( 4,429 är en funktion av roten ur 2*g )
h=höjden över överfallet mätt 4*hmax uppströms överfallskant, p=0,5
h
p
b
Formeln gäller med följande praktiska begränsningar
h/p <1
h skall ligga mellan 0,03 till 0,75 m
b får inte vara mindre än 0,3 m
p får inte vara mindre än 0,3 m
h=
p=
b=
Ce=
0,25
0,5
0,5
0,3425
alla höjder skall anges i m
Q=
för att erhålla flödet i m3/h skall Q multipliceras med 3600
95,49
Om man sedan lägger till
Ett mätfel på 1 % för överfallet
Så uppgår det maximala flödesfelet till ± 5,7 l/s eller ± 492 m3/d
l/s
15
Registrerande mätutrustning
Mätartyp-mätosäkerhet (sammanställt från
produktblad)
• Nivågivare med ultraljud,
0,5 %
• Nivågivare med ekolod,
0,2 %
• Nivågivare med tryckgivare,
0,2 %
• Genomströmningsmätare,
0,2 %
16